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1、变压器纵联比率差动保护,张兴宇,2020/8/9,2,变压器差动保护原理,变压器差动保护的范围,变压器差动保护的不平衡电流,变压器差动保护动作后的处理,变压器差动保护,2020/8/9,3,一、变压器纵联比率差动保护原理,1、什么叫纵联差动保护,是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的,大小,相位,I1=1A,30,I2=1A,-150,2020/8/9,4,2、正常运行和外部故障,I1,I1,I2,I2,I=I2 + I20,2020/8/9,5,3、内部故障,2020/8/9,6,二、不平衡电流的产生和解决办法,变压器绕组接线方式不同,变压器励磁涌流,CT的计算变比于实际变比
2、不同,变压器调压分接头发生改变,俩侧CT励磁特性不一样）,2020/8/9,7,1、变压器励磁涌流的影响,影响：可达510倍的额定电流，差动保护以动作电流躲过，会导致内部故障拒动 特点：1、含有大量非周期分量，曲线偏向 时间轴一侧 。波形不对称 2、大量高次谐波。二次谐波为主 3、具有间断角,2020/8/9,8,采用速饱和变流器,电磁式差动继电器,变流器：差动电流不直接流入继电器线圈， 经变流器滤除电流中非周期分量,2020/8/9,9,波形不对称原理,微机保护可以识别差动电流的正负半周是否对称，当电流波形严重不对称时判为励磁涌流情况，闭锁差动保护。,2020/8/9,10,二次谐波制动原理
3、,1. 二次谐波闭锁原理,K=I2/I130 0.15 0.20 0.25,利用励磁涌流含有大量谐波分量的特征，通过计算差动电流中的二次谐波电流分量与基波电流分量的幅值之比来判别励磁涌流与故障电流。,三相变压器中任一相二次谐波基波之比大于K值时就立即闭锁三相差动保护,2020/8/9,11,波形间断角原理,差动电流波形中间断角达到一定值（如600）以上时，闭锁差动保护。,励磁涌流波形的间断角一定大于 60的原理,2020/8/9,12,2、变压器绕组接线方式不同,对于Y，d11型变压器，正常运行时d侧电流超前Y侧电流300，形成不平衡电流。,对策：相位补偿,保护装置外部转换,保护装置内部转换,
4、2020/8/9,13,保护装置外部转换,2020/8/9,14,主变Y侧,主变侧,一次电流,Y侧,侧,不同相,保护装置内部转换,2020/8/9,15,3、CT的计算变比于实际变比不同,2020/8/9,16,4、变压器调压分接头发生改变,变压器调整分接头时一侧额定电流改变， 而另一侧电流不变，产生不平衡电流,解决方法：计算变压器额定电流以中间的分接头为准， 整定动作电流时考虑调压范围的一半。,调压范围的一半,最大外部故障电流,2020/8/9,17,5、俩侧CT励磁特性不同,TA励磁电流,TA误差,TA励磁电流差异,差动保护不平衡电流,不平衡电流经验公式,同型 系数,TA误差 10,一次
5、电流,TA 变比,取1,变压器差动保护特点为： TA同型系数取1,什么叫比率差动保护,保护的动作电流随着外部故障的短路电流增大而按比例的线性增大，且比不平衡电流增大的更快，使在任何外部故障时保护不会误动作。,2020/8/9,19,四、差动速断保护,增强保护的可靠性 在严重内部故障时，短路电流很大，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA二次侧基波电流为零，谐波分量增大，比率制动闭琐，只有当TA退出暂态饱和，比率制动才动作，影响动作时间 （6-8倍的额定电流）。,2020/8/9,20,2020/8/9,21,2020/8/9,22,2020/8/9,23,2020/8/9,24,2020/8
6、/9,25,2020/8/9,26,2020/8/9,27,2020/8/9,28,2020/8/9,29,一、变压器差动保护的基本原理,2.内部故 障时,2020/8/9,30,二、变压器纵差保护的特殊问题,（一）因各侧相位不同产生的不平衡电流 及相位补偿 1常规型变压器差动保护的相位补偿 1.1因相位不同而产生的不平衡电流 1.2相位补偿,2020/8/9,31,相位补偿,2020/8/9,32,2020/8/9,33,1.3相位补偿后，电流互感器变比的选择,若取,则：变压器Y侧，电流为,变压器 侧，电流为,5A,2020/8/9,34,一、变压器差动保护的原理,1.内部故障时 设变压器两
7、侧额定电流分别为,2020/8/9,35,1.3相位补偿后，电流互感器变比的选择,采用相位补偿后，取：,变压器三角形侧电流互感器的变比为,变压器星形侧电流互感器的变比为,或按下列条件选择TA变比,2020/8/9,36,例： Y侧,侧,TA接线方式,Y,标准变比,二次电流,不平衡电流,计算变比,2020/8/9,37,当各侧电流互感器都采用星形接线时， 利用软件对变压器星形侧电流 进行相位和幅值的补偿。,2. 微机型变压器差动保护的相位补偿及电流平衡调整,2020/8/9,38,变压器差动保护原理,变压器差动保护保护范围,变压器差动保护存在问题,变压器差动保护动作后的处理,2020/8/9,3
8、9,2.1相位补偿,设：星形侧三相电流采样值分别为,则：用作差动保护计算的三相电流为,2020/8/9,40,电流平衡调整系数,2.2幅值补偿,计算变压器各侧的一次额定电流,计算变压器各侧TA二次计算电流,2020/8/9,41,计算电流平衡调整系数,2.2幅值补偿,设以高压侧二次额定电流为基准，则：,高压侧平衡系数为,中压侧平衡系数为,低压侧平衡系数为,2020/8/9,42,（二）变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施,1.励磁涌流的影响,变压器的励磁涌流是指在变压器空载合闸或者外部故障切除后电压恢复时，可能出现的较大的励磁电流。,2020/8/9,43,（二）变压器励磁涌流的影响及减小影响
9、的措施,1.励磁涌流的影响,2020/8/9,44,2产生励磁涌流的原因,铁芯中的磁通不能突变 铁芯中出现一个暂态磁通 铁芯中的磁通将达到最大值 铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大,2020/8/9,45,3励磁涌流的特点,（1）包含有非周期分量 （2）幅值大，但衰减快 （3）包含有高次谐波分量 （4）波形之间有间断,2020/8/9,46,4减小励磁涌流影响的措施,（1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。 （2）采用二次谐波制动的差动保护。 （3）利用间断角闭锁的差动保护。,2020/8/9,47,1计算变比与标准变比不完全符合 如： 整定计算时应考虑平衡系数，如：,（三）各侧电流数值不等引起的
10、不平衡电流,2020/8/9,48,2两侧TA的型号不同 整定计算时考虑同型系数 型号相同 型号不同,（三）各侧电流数值不等引起的不平衡电流,2020/8/9,49,3变压器带负荷调整分接头 设：变压器由115KV改在110KV抽头位置, 则: 整定计算时应考虑因带负荷调压所引起的相对误差,（三）各侧电流数值不等引起的不平衡电流,2020/8/9,50,三、变压器纵联差动保护的构成及原理,（一）比率制动的纵差保护 1.和差式比率制动的差动保护,2020/8/9,51,1）对于双绕组变压器,正常及外部故障时,2020/8/9,52,内部故障时,双绕组变压器,2020/8/9,53,取：动作分量
11、制动分量 差动保护的动作条件：,双绕组变压器,2020/8/9,54,比率制动式差动保护的动作特性,2020/8/9,55,动作判据为：,2020/8/9,56,（二）励磁涌流鉴别的原理,1. 二次谐波闭锁原理 采用：三相差动电流中二次谐波电流与基波电流的比值，作为励磁涌流闭锁的判据。,闭锁判据为：,整定范围为0.10.3，通常取0.15,实用中：,2020/8/9,57,2.间断角识别原理,根据：励磁涌流波形有间断角的特点 采用：波形比较技术将变压器的励磁涌流和故障电流分开。 判据如下：,通常取：,2020/8/9,58,（三） 差动速断保护,只要任一相差动电流大于差动速断的整定值，保护瞬时
12、动作。 动作判据为：,为变压器差动电流， 为差动电流速断保护定值。,2020/8/9,59,（四）电流互感器断线监视,当任一相差动电流大于0.1In（TA二次额定电流）时，启动TA断线判别程序。 判据：本侧三相电流中一相无电流，而本侧其它两相和另一侧各相电流与启动前电流相等，判为是TA断线。,2020/8/9,60,5差动保护程序框图,2020/8/9,61,小结：,一、变压器纵差保护的特殊问题 1.因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿； 2.变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施； 3.各侧电流数值不等引起的不平衡电流 二、微机型变压器差动保护 1.比率制动的纵差保护 2.励磁涌流鉴别的原理 3.差动速断保护 4.电流互感器断线监视,
